Способ искусственного образования облаков

Способ искусственного образования облаков

Реферат

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для искусственного регулирования погодных условий в контролируемых регионах.

Известен способ образования облаков, вызывающих осадки с помощью окрашивания поверхности земли (см. заявку Франции №2440684 по МПК A 01 G 15/00). Окрашивание предлагается осуществлять с вертолета с помощью окрашивающих веществ или с помощью искусственных зеленых пространств (площадей). Путем изменения поглощающей способности различных окрашенных поверхностей в известном методе предлагается обеспечить дополнительный поток солнечной тепловой энергии, нагрев воздуха и создание, таким образом, искусственных восходящих потоков и, как следствие расширения восходящих потоков, конденсацию содержащейся в них влаги и образование облаков.

Известно устройство, вызывающее искусственный дождь с помощью плоских зеркал, см. заявку Франции №2366789 по кл. МПК A 01 G 15/00. Располагая зеркала таким образом, что все они отражают солнечные лучи вверх в одном направлении, планируется обеспечить искусственное образование восходящих потоков, конденсации содержащейся в них влаги и образование облаков.

Известны устройства для получения облака, предусматривающие создание влажных восходящих потоков воздуха в совокупности с применением охлаждающих систем охлаждения поднятого воздуха, см. заявки Франции №№ 2489657 и 2490067 по кл. МПК A 01 G 15/00.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению, является способ искусственного вызывания осадков по патенту Франции №2097893 по кл. МПК A 01 G 15/00, F 42 B 13/00.

Известный способ основан на рассеивании в околоземном пространстве на высоте ˜ 2000 м с помощью горелки, снабженной топливом и окислителем, материала, способствующего образованию ядер конденсации.

Известный способ предполагается использовать для вызывания осадков в виде дождя и избежания (в некоторых случаях) образования и выпадения града. Таким образом, известный способ пригоден для использования в условиях уже сложившихся облаков и его использование для образования облаков в условиях солнечной погоды и искусственного снижения солнечного теплового потока на землю проблематично.

Целью настоящего изобретения является изменение интенсивности потока солнечной энергии к поверхности земли.

Для достижения заявленной цели в известном способе, основанном на распылении в околоземном пространстве аэрозольных частиц, процесс распыления предваряют замером концентрации электрических частиц на различных высотах от поверхности земли и осуществляют его на высоте, где концентрация электрических частиц превышает значения 10³ 1/см³.

Предлагаемое техническое решение позволяет использовать электрические заряды корпускулярных частиц (протонов, электронов и пр.) околоземного пространства, значительная концентрация которых отмечается в его верхних слоях, на высотах, превышающих значение 30 км. Аэрозольные частицы, попадающие в область пространства с повышенной концентрацией электрических зарядов, заряжаются электрическими зарядами.

Электрически заряженные распыленные аэрозольные частицы активно захватывают из окружающего их пространства молекулы, имеющие дипольный момент и электрические заряды (например молекулы воды и ионы различных веществ), см. В.Б.Лапшин, А.А.Палей. Влияние электростатических зарядов на процессы конденсации паров. Гос. океанографический институт - М., 2000, - деп. ВИНИТИ №2923-В00; В.Лапшин, А.Палей. Способ конденсации паров. Заявка на изобретение №/РСТ/Ru/ 00168 от 17.06.98. Частицы увеличиваются в размерах, собирая на себе вещества окружающего пространства. Коэффициент диффузии увеличенных в размерах аэрозольных частиц мал по сравнению с коэффициентов диффузии молекул и ионов. Процесс рассредоточения частиц в пространстве значительно менее интенсивен, чем процесс укрупнения частиц. Причем с увеличением размеров частиц разница в интенсивности увеличивается. Что способствует образованию из веществ окружающего околоземного пространства облака. Образуемое из веществ околоземного пространства облако аэрозолей взаимодействует с потоком солнечной энергии и обеспечивает тем самым изменение интенсивности потока, поступающего на поверхность земли, см., например, «Химия нижней атмосферы»/Под ред. Расула. Изд. «Мир», М., 1976 г., стр.274.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет из рассредоточенных в верхних слоях околоземного пространства дипольных молекул и заряженных ионов различных веществ сформировать облако крупных аэрозольных частиц. Искусственно образуемое облако позволит изменить интенсивность потока солнечной энергии к поверхности земли и достичь цели предлагаемого изобретения.

Реализация предлагаемого способа может быть построена по следующей схеме. Для заданного района обслуживания заблаговременно проводят исследование околоземного пространства в области прохождения солнечных лучей и определяют высоту, на которой концентрация электрических зарядов достигает значений не менее 10³ 1/см³. При возникновении необходимости снижения поступающего на поверхности земли теплового потока солнечной энергии в заранее определенную область околоземного пространства доставляют и распыляют аэрозольные частицы. В качестве аэрозольных частиц могут быть использованы различные вещества. Например, составы на основе йодистого серебра, распыляемые путем сжигания пиротехнических составов, см, например, а. с. №140630 по кл. МПК A 01 G 15/00., либо фрактальные частицы различных металлов (нанометаллы).

Доставка аэрозольных частиц в заранее определенную область околоземного пространства может быть обеспечена известными техническими решениями либо с помощью ракеты, либо с помощью заранее оснащенного спутника Земли с орбитой, проходящей через область распыления. Оперативность доставки аэрозолей в заданную область определяется порядком десятка минут, см., например, «Космическое оружие: дилемма безопасности". Под ред. Е.П.Велихова и др., М., «Мир», 1986, стр.21.

Аэрозольные частицы, сталкиваясь с электрическими зарядами, заряжаются. Электрические заряды локализуются на остриях поверхности аэрозольных частиц и создают в прилегающем к ним пространстве мощное неоднородное электрическое поле. Дипольные молекулы различных веществ, в частности, воды, притягиваются неоднородным электрическим полем к поверхности аэрозоля. Вокруг острых кромок аэрозольных частиц образуются сгущения молекул воды, что способствует образованию жидкой фазы. Распыленные аэрозоли превращаются в частицы, которые более интенсивно взаимодействуют с солнечным излучением. Таким образом, образуется облако дисперсий, обеспечивающих изменение потока солнечной энергии, попадающего на поверхность земли.

Подобный механизм мы периодически наблюдаем в естественной природе. В период Солнечной активности к Земле движется мощный поток электрических частиц. В околоземном пространстве электрические частицы сталкиваются с имеющимися там микрочастицами и заряжают их. Микрочастицы, согласно представленному выше механизму, захватывают из окружающего их пространства заряженные и дипольные молекулы, в том числе молекулы воды и обводняются. Процесс конденсации в околоземном пространстве оказывает влияние на метеорологическую ситуацию. Проявляется этот эффект изменением метеопараметров (температура воздуха, осадки и пр.)

Процесс конденсации влаги в околоземном пространстве внешне проявляется, например, в виде серебристых облаков, появление которых, в период наивысшей солнечной активности (11-летний цикл), сказывается на количество поступающей на землю солнечной энергии. Так, отмечается 11-летний цикл уменьшения солености морской воды, сток рек (Дунай), озон и др., что может быть объяснено только лишь изменением метеопараметров стратосферы и тропосферы вследствие изменения интенсивности потока солнечной энергии к поверхности земли.

Таким образом, механизм воздействия на величину солнечного излучения, поступающего на землю, проявляется в самой природе. Предлагаемый способ позволяет по образу и подобию явлений, имеющих место в природе, реализовать, при необходимости, для контролируемых районов земли механизм искусственного изменения интенсивности солнечного излучения.

Предлагаемый способ может быть использован для воздействия на процесс образования и перемещение вихревых воздушных потоков, тропических циклонов, ураганов, тайфунов и др. и, как следствие, на глобальный или региональный климат Земли.

Как известно, одним из основных факторов, влияющих на метеорологические условия, является интенсивность испарения воды с поверхности океана. Отмечено, см. В.Б.Лапшин, автореферат на соискание ученой степени д.ф.м.н. - М., 1998 г., что при достижении температуры воды на поверхности океана критического значения, происходит резкое увеличение интенсивности испарения. Резко увеличивается количество аккумулированной солнечной энергии, которая реализуется затем в виде мощных вихревых потоков воздушных масс.

Реализация предлагаемого способа для предупреждения образования мощных вихревых воздушных потоков может быть осуществлена в следующей последовательности.

Путем периодического замера параметров воды на поверхности Атлантического океана и анализа метеорологической ситуации по известным методикам составляют суточный прогноз ожидаемого значения температуры и солености воды. При получения прогноза о возможном достижении температуры и солености воды значения, равного или превышающего критическое значение температуры воды в дневное время, в пространстве над контролируемой территорией (не менее 100 км²) на высотах ионосферы осуществляют распыление аэрозольного облака субмикронных частиц. Образуемое в результате обводнения распыленных субмикронных частиц облако обеспечит снижение теплового потока и предотвратит повышение температуры поверхности воды до его критического значения. Концентрация распыляемых субмикронных частиц должна быть не менее 10² 1/см³, конкретное же ее значение выбирают исходя из конкретных метеорологических условий, концентрации водяных паров и электрических зарядов в области распыления, а также возможностей имеющихся технических средств по доставке их в зону распыления.

Таким образом, предлагаемое техническое решение содержит новые отличительные признаки, что позволяет ему в совокупности с известными признаками обеспечить уменьшение солнечного теплового потока на землю и достичь цели предлагаемого изобретения.

Способ искусственного образования облаков, основанный на распылении в околоземном пространстве аэрозольных частиц, отличающийся тем, что процесс распыления предваряют замером концентрации электрических частиц на различных высотах от поверхности земли и осуществляют его на высоте, где концентрация электрических частиц превышает значения 10³ 1/см³.